Inandningsbara partiklar i järnvägsmiljö - kartläggningsstudie Mats Gustafsson, Göran Blomqvist, Anders Gudmundsson, Andreas Dahl Finansiär:
Miljökvalitetsnorm för partiklar i utomhusluft 2005 Årsmedelkoncentrationen av PM 10 får ej överstiga 40 µg m -3. Dygnsmedelkoncentrationen av PM 10 får inte överstiga 50 µg m -3 mer än 35 dygn varje år.
Partiklar från tåg? Avgaser?
Partiklar från tåg? Deposition (µg m -2 dygn -1 ) 10000 1000 100 10 1 Fe Co Cu Mn Ni 0,1-10 0 10 20 30 40 50 60 Avstånd från spår (m)
Partiklar från tåg? Kontakt strömavtagare/ledning Bromsar Kontakt hjul/räl
Två frågor centrala för Banverket:» Finns risk för överskridande av miljökvalitetsnormen för partiklar i utomhusluft i järnvägsmiljöer?» Hur påverkas partikelhalten och partikelegenskaperna av tågtrafikens sammansättning och omgivningen?
Stockholm C 3 2 10 4 1 5 9 6 7 8
Lund Mätplats
Arlanda C och S Arl C Arl S Mätplats
Medelvärden under mätperioderna Arlanda C 206 ± 160 µg/m 3 Arlanda S 73 ± 42 µg/m 3 Stockholm C 25 ± 20 µg/m 3 Lund 23 ± 12 µg/m 3 Linköping 22 ± 19 µg/m 3 Eslöv 19 ± 13 µg/m 3
Detaljmätningar på Arlanda C och S TEOM DustTrak SMPS-system PM 10 -luftintag Kaskadimpaktor APS
Arlanda C, PM 10 variation, vecka PM 10 [µg m -3 ] 800 600 400 200 0 Tågrörelser: M T O T F L S PM 10 [µg m -3 ] PM 10 [µg m -3 ] 800 600 400 200 0 Tågrörelser: 800 600 400 200 0 Tågrörelser: 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 4/4 5/4 6/4 7/4 8/4 9/4 10/4 11/4 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 11/4 12/4 13/4 14/4 15/4 16/4 17/4 18/4 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 18/4 19/4 20/4 21/4 22/4 23/4 24/4 25/4
Arlanda C, PM 10 variation, dygn 800 12 Tjänstetåg 600 8 X2000 PM 10 [µg m -3 ] 400 4 Resandetåg 200 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 Tid [kl]
Arlanda S, PM 10 variation, dygn 250 15 200 PM 10 [µg/m 3 ] 150 100 10 5 Antal tågrörelser per timme 50 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 Tid
Arlanda, relation mellan antal tåghändelser och PM 10 800 700 Arlanda C PM 10 [µg/m 3 ] timmedelvärde 600 500 400 300 Y = 39 * X + 93 (R 2 = 0.49) 200 Arlanda S 100 Y = 13 * X + 25 (R 2 = 0.68) 0 0 4 8 12 Antal tåghändelser per timme
Arlanda, exempel på storleksfördelningar Partikelstorlek (nm) 10 100 1000 10000 25000 2 Antalskoncentration (dn dlogdp -1 ) 20000 15000 10000 5000 Maxvärde 75-percentil Medelvärde 25-percentil Minvärde Arlanda C Arlanda S 1.6 1.2 0.8 0.4 Masskoncentration (dw dlogdp -1 ) 0 0 0.01 0.1 1 10 Partikelstorlek (µm)
Arlanda C, storleksfördelningar Varför blir halterna så låga här men inte här? Varför ger vissa tåg toppar av ultrafina partiklar, men inte andra?
PIXE-analys Stockholm C och Lund 10 000 1 000 Lund, kl 00-06 Lund, kl 06-12 Lund, kl 12-18 Lund, kl 18-24 ng/m 3 100 Stockholm, kl 00-06 Stockholm, kl 06-12 Stockholm, kl 12-18 Stockholm, kl 18-24 10 1 Al Si S Cl K Ca Ti Cr Mn Fe Ni Cu Zn Mb Sb Pb
PIXE-analys Arlanda S och C 1 000 000 100 000 Arlands S, kl 00-06 Arlands S, kl 06-12 Arlands S, kl 12-18 Arlands S, kl 18-24 ng/m 3 10 000 1 000 Arlands C, kl 02-05, inga tåg Arlands C, kl 07-012, X2000 Arlands C, kl 05-11, RC-tåg Arlands C, kl 12-22, blandat 100 10 1 Al Si S Cl Ti V Cr Mn Fe Ni Cu Zn Sb
Ämnens fördelning i olika partikelstorlekar på Arlanda S Relativ koncentration 30 25 20 15 10 Svavel Mangan Järn Kobolt Nickel Koppar Zink 5 0 0,1 1 10 Aerodynamisk partikeldiameter (µm)
Några slutsatser MKN för PM 10 överskrids inte på stationerna ovan mark På stationerna under Arlanda överskreds MKN med råge, men MKN gäller ej i tunnlar Tågtrafiken är tydlig källa till både PM 10 och ultrafina partiklar i tunnlarna Partiklarnas storleksfördelningar har en tydlig masstopp runt 5-7 µm på Arlanda C och 2-3 µm på Arlanda S. Antalsmaximum på Arlanda C ligger på 20-50 nm och på Arlanda S på 10-20 nm Järn utgör 84 % respektive 74 % av massan i de grundämnesanalyser som genomförts på Arlanda C respektive S. Relativt hög koncentration av koppar, zink, krom, nickel och antimon (Arl C)
Är järnvägspartiklar hälsofarliga? 80 Cellförsök, makrofager, TNF-α, 100 µg/ml TNF-α pg/ml x 10 4 cells 70 60 50 40 30 20 Låg inflammatorisk potential 10 0 Kontroll Hornsgatan Vägbeläggningar T-bana Diesel Diesel Kontroll PM 1 PM 2 PM 3 PM 4 PM 5 PM 6
Är järnvägspartiklar hälsofarliga? Karlsson H., Nilsson L. och Möller L., Chem. Res. Toxicol.; (Communication); 2004 Hög potential att orsaka DNA-skada Partiklar från tunnelbana Partiklar från Hornsgatan
Mer i VTI Rapport 538 på www.vti.se
Tack för uppmärksamheten! Kontakt: mats.gustafsson@vti.se
Källor i Stockholms tunnelbana (Johansson, 2005)